半透明材料相變過程中熱輻射效應(yīng)研究.pdf

1、半透明介質(zhì)內(nèi)的輻射及相變的耦合換熱,在動力、冶金、化工、醫(yī)學(xué)，航空航天多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。半透明介質(zhì)輻射與相變過程涉及到復(fù)雜的熱物理現(xiàn)象，其溫度場和速度場是固液相變、輻射換熱和對流換熱等多種機理共同作用的結(jié)果，尤其是在高溫相變過程中，輻射換熱量大，所以內(nèi)部輻射換熱對相界面移動及整個溫度場的影響很大，高溫相變中考慮輻射因素是必要的。所以半透明介質(zhì)內(nèi)輻射與相變耦合過程可以分解成三個問題來考慮，即相變問題，輻射傳輸問題以及相界面追蹤問題,本

2、科題針對上述三個問題逐個攻破，最后再將輻射和相變進行耦合計算求解。本課題用無網(wǎng)格伽遼金結(jié)合焓方法求解相變過程中的焓場，通過焓與溫度的關(guān)系求出溫度場。用離散坐標法結(jié)合無網(wǎng)格法求解輻射傳遞方程，求出輻射源項，將輻射源項帶入焓方程中迭代求解。本文主要用無網(wǎng)格伽遼金法離散輻射傳遞方程和焓方程，相變過程是非連續(xù)過程，無網(wǎng)格法無需通過劃分網(wǎng)格來聯(lián)系結(jié)點之間的關(guān)系，而是直接聯(lián)系結(jié)點信息，在處理非線性變化問題上有一定優(yōu)勢。
　　本文首先建立了無網(wǎng)

3、格伽遼金法求解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程的數(shù)值模型，并根據(jù)數(shù)值模型用MATLAB編程。為了驗證數(shù)值模型和程序的正確性，做了一維無限大平板第二類以及第三類邊界條件下溫度場的計算，并且通過與有限元解比較，無網(wǎng)格法在求解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題時精度較高?；谇蠼鈱?dǎo)熱問題的數(shù)值模型，建立了無網(wǎng)格伽遼金法求解焓方程的數(shù)值模型，并且進行了相應(yīng)的算例分析，分析比較了不同斯蒂芬數(shù)下的一維無限大平板中水凝固的過程中溫度場和液相率的變化，并且和有限元法和有限體積法做了比較